Destilação Binária em Batelada

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1 Destilação Binária em Batelada Prof. Universidade Federal do Pampa BA310 Curso de Engenharia Química Campus Bagé 30 de agosto de 2016 Destilação Binária em Batelada 1 / 16

2 Destilação Batelada 1 Destilação batelada em um único estágio ou destilação batelada simples ou destilação diferencial; 2 Destilação batelada em múltiplos estágios. Destilação Binária em Batelada 2 / 16

3 Destilação Batelada Utiliza-se a destilação batelada quando se pretende: Produzir poucas quantidades ou composições variáveis de destilado; Destilar esporadicamente, p. ex., quando a mistura a separar é produzida sazonalmente; Usar o mesmo equipamento para destilar diferentes produtos. A destilação batelada pode ser realizada com 2 objetivos: Obter um determinado grau de pureza no destilado ou no resíduo. Destilar uma determinada quantidade da mistura inicial. Destilação Binária em Batelada 3 / 16

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5 ou Diferencial 1 A carga, F, é introduzida no refervedor onde é aquecida e vaporizada; 2 O vapor formado (rico no mais volátil) é condensado e recolhido o destilado, D; 3 O líquido que permanece no refervedor, rico no menos volátil, é o resíduo, W. Obs.: Por ser um processo em batelada (descontínuo), F, W e D representam quantidades (mol ou kg) e não vazões. Destilação Binária em Batelada 5 / 16

6 Figura 1: Destilação diferencial ou em batelada com um único estágio. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Destilação Binária em Batelada 6 / 16

7 Tabela 1: Dinâmica da destilação binária em batelada com um único estágio. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Destilação Binária em Batelada 7 / 16

8 Em um problema típico de destilação batelada, sabe-se: A quantidade e a composição da carga inicial. e deseja-se determinar: 1 A quantidade e a composição do destilado. 2 A quantidade e a composição do resíduo. 3 A energia que é necessária fornecer ao refervedor. 4 O tempo que demora a destilação. Destilação Binária em Batelada 8 / 16

9 Equação de Rayleigh ln W xwf f F = dx W (1) y D x W x F O tempo está presente implicitamente pois tanto W f como x W são dependentes do tempo. Para integrar a equação é necessário conhecer a relação entre y D e a variável de integração, x W, através ELV: Sob a forma gráfica (ou em tabelas); Expressões analíticas. Destilação Binária em Batelada 9 / 16

10 Passo-a-passo 1 Traçar a curva x-y; 2 Para valores de x, obter 1/(y x), usando valores de x entre x F e um chute para x Wf ; 3 Representar graficamente f(x) = 1/(y x) em função de x; 4 Determinar área sob a curva desde x = x F até x = x Wf, p. ex., numericamente pela regra de Simpson: xwf x F f(x)dx = x F x Wf (2) 6 [ ( xwf + x ) ] F f(x Wf ) + 4f + f(x F ) 2 Destilação Binária em Batelada 10 / 16

11 Figura 2: Representação da integração gráfica para destilação batelada simples. Exemplo 9-1 de Wankat (2012). Fonte: Wankat (2012). Destilação Binária em Batelada 11 / 16

12 Passo-a-passo 5 Com a equação de Rayleigh, calcular a quantidade de líquido que permanece no refervedor terminada a destilação, W f : [ xwf ] dx W W f = F exp (3) y D x W x F 6 Obter a quantidade total de destilado produzida: D total = D f = F W f (4) Destilação Binária em Batelada 12 / 16

13 Passo-a-passo 7 Determinar a composição média do destilado a partir de um balanço por componente: x Df = x FF x Wf W f F W f (5) 8 Comparar o valor calculado com o valor pretendido. Se for diferente, repetir os passos 2 a 7 para um novo x Wf. Destilação Binária em Batelada 13 / 16

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15 Quando a destilação simples não permite atingir a composição de destilado desejada, é colocada sobre o refervedor uma coluna de destilação com vários estágios. Nesta operação, parte da corrente de destilado retorna à coluna para retificação. Ao contrário da destilação contínua, não há uma seção de esgotamento. Destilação Binária em Batelada 15 / 16

16 Figura 3: Destilação batelada por N estágios. Neste caso, L/V ou x D (ou ambos) variam durante a destilação. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Destilação Binária em Batelada 16 / 16